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Aufgespürt: Metalle in der Umwelt

Neuer Multimedia-Beitrag über die Methoden der HZG-Umweltchemie

In einer sogenannten Story-Map, mit zahlreichen informativen Grafiken und Bildern, stellen Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler des Helmholtz-Zentrums Geesthacht (HZG) ihre modernen Analysemethoden vor. Damit spüren sie unter anderem Schwermetalle auf, die zu einem Umweltproblem werden können. Denn diese Giftstoffe bauen sich kaum ab und bleiben jahrzehntelang in der Umwelt.

In hochmodernen Reinstraumlaboren finden Umweltchemikerin Anna Ebeling (rechts) und Abteilungsleiter Dr. Daniel Pröfrock selbst winzigste Schadstoff-Konzentrationen.

In hochmodernen Reinstraumlaboren finden Umweltchemikerin Anna Ebeling (rechts) und Abteilungsleiter Dr. Daniel Pröfrock selbst winzigste Schadstoff-Konzentrationen. Foto: HZG/Christian Schmid

Schwermetalle wie Blei, Cadmium, Chrom oder Quecksilber kommen in der Umwelt natürlich vor. Große Menge gelangen jedoch durch menschliche Aktivitäten kontinuierlich in die Umwelt. Sie stammen zum Beispiel aus Feinstaub, Industrieabgasen oder Düngemitteln. Das hat Folgen: Böden, Sedimente und Gewässer reichen sich mit den Umweltgiften an. Letztlich können sie über die Nahrungskette auf unsere Teller gelangen.

Doch nicht alle Metalle sind per se giftig: Eisen oder Magnesium zum Beispiel, sind an wichtigen Stoffwechselprozessen im Körper beteiligt. Bei anderen entscheidet die Konzentration oder die chemische Form in der sie vorliegen, welche Auswirkungen sie auf einen Organismus haben.

Am Helmholtz-Zentrum Geesthacht in der Abteilung Marine Bioanalytische Chemie werden neue leistungsfähige Methoden entwickelt, um „klassische“ Schwermetalle aber auch exotische Elemente in der Umwelt aufzuspüren, deren Transportwege zu bestimmen und ihr Umweltverhalten zu verstehen. In ihren speziell eingerichteten Laboren überprüfen die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler den Schadstoffgehalt in Gewässern und im Sediment. Ihre Forschungsarbeiten haben Anna Ebeling, Tristan Zimmermann und Daniel Pröfrock jetzt in einem Online-Beitrag aufbereitet – spannend, interaktiv und allgemeinverständlich.

Abteilungsleiter Dr. Daniel Pröfrock erklärt: „Mit modernen Analysemethoden lassen sich die vielfältigen Metall-Einträge in die Umwelt erkennen und Eintragswege nachvollziehen. Gerade für die Untersuchung von Wasserproben werden hochempfindliche Methoden benötigt. Unsere Messmethoden sind dabei so empfindlich, wir könnten theoretisch ein Stück Würfelzucker im gesamten Wasser des Bodensees nachweisen. Die erhobenen Daten können dann herangezogen werden, um zu untersuchen wie wirksam Maßnahmen zur Verringerung von Schadstoffeinträgen sind. Oder um Empfehlungen auszusprechen, wo Einträge in die Umwelt reduziert werden sollten.“

Für die Wasserprobenahme gibt es verschiedene Verfahren. Hier ist ein Kranzwasserschöpfer gezeigt, der aus vielen Kunststoffflaschen aufgebaut ist.

Für die Wasserprobenahme gibt es verschiedene Verfahren. Hier ist ein Kranzwasserschöpfer gezeigt, der aus vielen Kunststoffflaschen aufgebaut ist. Die Flaschen können von Bord aus gesteuert unter Wasser geöffnet und geschlossen werden. Foto: Anna Ebeling/HZG

Das Wissen über Metallkonzentrationen in der Umwelt ist wichtig, denn schon kleinste Menge bestimmter Metalle können giftig für Lebewesen sein. Daher gibt es unter anderem für Metalle wie Blei, Kupfer, Zink, Cadmium und Quecksilber Grenzwerte. Dank internationaler Regularien nimmt der Eintrag dieser „klassischen“ Schwermetallen in die Umwelt zwar ab, jedoch bauen sich diese Art von Schadstoffen nicht natürlich ab. Sie bleiben dauerhaft in der Umwelt und können wieder freigesetzt werden. So kommt es aktuell durch das Abschmelzen von Gletschern zu erhöhter Mobilisierung von Schadstoffen, die dort über viele Jahrzehnte im Eis abgelagert wurden. Einen ähnlichen Effekt können Extremereignisse wie Überflutungen nach sich ziehen.

Zudem findet man immer häufiger exotische Schwermetalle aus der Gruppe der Seltenen Erden oder der Platingruppe in der Umwelt. Diese Elemente sind heute quasi in jedem Haushalt als Bestandteil von Computer, Mobiltelefon, Lampen, Flachbildschirmen, Solaranlagen, Elektro-Autos oder in PKW-Katalysatoren anzutreffen.

Daniel Pröfrock: „Über diese potenziellen neuen Schadstoffe gibt es aktuell nur sehr wenige Informationen, insbesondere was mögliche Effekte auf Umwelt, Nahrungskette und letztlich die Gesundheit der Menschen angeht.“

Daher sind weitere Forschungsstudien dringend notwendig, um frühzeitig mögliche neue negative Auswirkungen auf die aquatische und die marine Umwelt zu erkennen. Diese wird die Abteilung von Dr. Daniel Pröfrock zukünftig im neu gegründeten HZG-Institut für Umweltchemie des Küstenraumes durchführen.

Erfahren Sie mehr über Metalle in der Umwelt: Sind diese lebensnotwendig oder giftig?


Die Story-Map ist online auf dem Portal „coastMap“

Bild: HZG

Hier geht es zu der Story-Map, die auf dem Portal „coastMap“ online gestellt wurde:
Metalle in der Umwelt

Das Portal coastMap


Im marinen Geoportal „coastMap“ der Küsten- und Klimaforschung am HZG werden die gesammelten Forschungsdaten archiviert und für alle frei zugänglich gemacht. coastMap ist Teil des neu gegründeten Helmholtz Coastal Data Centers, kurz HCDC. Darin werden Daten von Küsten- und Meeresobservatorien, Schiffskampagnen der Forschergruppen des HZG und Kooperationspartnern und numerischen Modellen aus dem Bereich der Küste und Klima zusammengeführt und für Wissenschaft und Öffentlichkeit verfügbar gemacht. Die HCDC Infrastruktur ist eine umfassende Daten- und Informationsstruktur, die Kooperation und Datenaustausch mit anderen existierenden Datenzentren sowie Datenstrukturen der Helmholtz Gemeinschaft, der Deutschen Allianz für Meeresforschung (DAM) und dem Konsortium NFDI4EARTH in der Nationalen Forschungsdateninfrastruktur gewährleistet.

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